电力作动系统容错电机拓扑结构与控制策略

容错电机以其可靠性高、容错能力强以及恶劣环境工作能力强等优点得到了国内外电机领域广泛关注,其工作原理、拓扑结构、电磁性能和控制策略等已有广泛而深入的研究,研究结果表明该类电机非常适合应用于全电/多电飞机电力作动系统。本文从拓扑结构和控制算法两大方面对电力作动系统用容错电机的关键技术进行分析和总结。在拓扑结构方面,横向比较了每种原型电机引入容错设计后对原有电磁性能的影响,纵向归纳了电机容错设计的通用设计方法和一般规律。在控制策略方面,分析了基于电流矢量重构技术和基于电压矢量重构技术两大类方法的内在联系与优缺点,提出了提高转速动态的容错电机转矩冲量平衡控制,并对代表性拓扑结构和容错算法进行了仿真和实验比较。最后展望了容错电机的研究前景与应用拓展。     

控制输入约束下非线性系统输出反馈容错控制

针对一类非线性系统的执行器增益故障,在考虑控制输入幅值约束下,研究了故障系统的主动容错控制策略。利用静态输出反馈控制策略,基于Lyapunov理论和线性矩阵不等式技术给出了重构容错控制器的递推设计方法,确保故障闭环系统在满足给定控制输入幅值约束下的鲁棒稳定性,并具有与无故障正常系统接近的其他优化控制性能。仿真算例表明了本文容错设计策略的有效性。     

基于直接转矩控制技术的异步电机驱动系统两种容错方案研究

对采用直接转矩控制技术的异步电机驱动系统进行了两种容错方案研究。对功率开关无驱动故障容错后,方案1系统重构为四开关两相运行系统,方案2系统重构为四开关三相运行系统。研究了四开关系统中磁链和转矩的观测方法。分析了仅有的4个有效电压矢量对磁链和转矩变化所产生的影响．提出了四开关系统直接转矩控制中磁链和转矩的控制方案。对两种容错方案的特点进行了分析比较。仿真与实验结果证明了两种容错方案的有效性。     

数字逻辑设计的冗余与检错纠错

在分析数字逻辑电路的特点及其给实现容错目标带来的困难基础上，阐述了冗余类型与可靠性设计（检错纠错）间的关系，给出了一种改进的单元加固型容错触发器结构设计。     

基于正负序分离的无轴承永磁同步电机位置传感器容错控制

无轴承永磁同步电机（Bearingless permanent magnet synchronous motor, BPMSM）凭借无接触、无磨损的优异性能在工业生产中获得广泛应用，对旋转和悬浮的精确控制是保证其稳定运行的关键，需实时获取高精度的转子位置信息以实现切向力矩和径向悬浮力的解耦。为保证位置传感器故障情况下BPMSM稳定运行，文中提出一种基于正负序量分离的BPMSM传感器容错控制方案。首先，结合BPMSM数学模型，分析传感器故障对电机转矩和悬浮系统的影响。在此基础上，提出一种基于过零点检测的故障诊断函数，实时监测传感器信号故障。其次，引入旋转坐标系分析传感器信号中正序分量和负序分量的特征，分离出正序分量并提取其中的转子位置信息，构建位置检测容错系统完成故障信号到容错策略的切换，实现BPMSM在传感器故障情况下的稳定运行。最后，基于一台BPMSM实验样机对所提方案的有效性进行了充分的仿真与实验验证。     

RS码多路并行译码器的容错设计

本文根据ＲＳ码的最小重量码原理，首先提出了一种以最佳配置的移位伴随式实现纠错的并行译码新算法，基于该算法多种并行处理的特点，本文介绍了对实现该算法的核心电路－移位伴随式产生电路进行容错设计的方法，以最少的硬件冗余获得９７％的平均冗余替代率，以此方法研制的译码器，体现了纠错码的信息冗余技术与译码器的硬件容错技术的结合，能有效地提高信息传输的可靠性。     

卫星姿态控制系统圆盘极点指标约束下鲁棒H_∞容错控制

研究了一类卫星姿态控制系统的鲁棒容错控制问题。针对执行机构性能下降或者出现故障,提出了一种圆盘极点指标约束下,对执行机构故障具有完整性且满足H∞扰动衰减指标的状态反馈鲁棒容错控制设计方法。分析了圆盘极点指标与H∞指标的相容性,并在相容指标约束下,给出了鲁棒H∞容错控制器存在的充分条件。同时将该方法应用于卫星姿态控制系统的容错控制并进行了数字仿真,仿真结果验证了方法的有效性。     

故障大系统的鲁棒容错控制方法

本文提出了对执行机构故障具有完整性的大系统分散鲁棒控制器设计方法。根据执行机构故障对系统的影响,建立了系统的故障模型。研究了故障大系统对执行机构故障的容错能力,导出了与故障大系统容错能力相关的不等式,表明增加大系统的鲁棒性指数,可以改善故障大系统的鲁棒性和容错能力。从而,按照系统的要求,选择适当的鲁棒性指数,利用高斯方法,可方便地设计出动态大系统的分散鲁棒容错控制器。     

基于改进帝国竞争算法的微型燃气轮机容错控制

针对微型燃气轮执行机构故障,提出了一种基于改进帝国竞争算法的自适应容错控制方法,实现了对故障的有效抑制。本文建立了微型燃气轮发电系统部件级一体化模型,实现了部件级模型与发电系统的联合仿真,提出了一种自适应改革概率的方法对帝国竞争算法进行改进。设计了基于改进帝国竞争算法的自适应模糊逻辑保护控制器。最后进行了改进算法性能测试以及微型燃气轮发电系统在孤岛模式下的仿真实验。结果表明:本文所提出的改进方法可以提高帝国竞争算法的寻优性能,设计的容错器可以明显改善故障发生时的动态性能,确保发电系统的稳定工作。     

定量反馈理论在鲁棒与容错飞行控制系统中的应用

定量反馈理论（Quantitative feedback theory,QFT）作为一种新颖的频率域鲁棒控制技术，综合考虑了对象的不确定性范围和对系统的性能指标要求，以定量方式在Nichols图上展开分析与设计，从而保证了设计结果具有稳定鲁棒性和理棒性。而当飞机控制舵面局部受损或失败时，飞机模型气动导数所受的影响可看作是不确定对象鲁棒性问题的扩展，因此，考虑舵面受损与失效时的容错习行控制系统也可用QFT方法进行分析与设计。本文在讨论QFT原理与设计方法的基础上，以某型无人驾驶飞机的纵向飞行控制系统为例，对鲁棒和容错飞行控制技术进行了分析、研究与设计，获得了满意的设计与仿真结果。     

基于组件装配的分布式可重构企业信息系统

在深入分析企业中经常变化的内容和基本不变的内容的基础上,指出业务流程的变化是引起企业信息系统重构的原因,根据功能体的“自治”,“协作”性将BPR分为功能体内重构和功能体间重构两类,同时论证了子功能体的变动独立于功能体,功能体包的变动独立于整个信息系统两种独立性,在此基础上,提出了系统的重构策略,采用面向对象的方法建立企业独立于具体业务流程的功能模型,通过对功能模型中相应功能体的修改,实现信息系统的重构,并通过一个库存管理的实例,验证了文中提出的重构方法是切实可行的。     

基于网络的可重构电火花线切割CAD/CAM系统研究

针时线切割行业的特点，给出了一种切实可行的基于网络的线切割CAD／CAM系统开发方案，该系统分为可重构的客户端软件和可伸缩的服务器端软件两部分。文中对系统的体系结构、客户端软件的重构、工艺数据库以及服务器载荷的平衡、网络流量的控制等相关技术进行了研究和探讨，并对相关技术进行了验证，结果表明开发方案和其中采用的技术是可行的和有效的。     

涡轮基组合循环发动机分布式控制系统通信网络混合拓扑结构优化方法

涡轮机组合循环(Turbine based combined cycle,TBCC)发动机控制系统通信网络拓扑结构是其分布式控制系统方案设计的重要部分,优化网络拓扑结构可提高发动机推重比和控制系统可靠性。本文基于智能优化算法提出TBCC分布式控制系统网络拓扑结构优化方法。基于图论建立TBCC几何模型和网格模型,以重量和可靠性为优化性能指标,同时考虑发动机表面高温区域以及控制节点的工作可靠性,分别采用粒子群算法和遗传算法优化星形结构中智能中央节点位置、中央节点的环形拓扑结构,获得星形-环形混合拓扑结构。仿真实例表明,基于本文方法优化所得的混合拓扑结构相较于星形集中式控制结构,系统重量降低了51.9%。     

复杂电气系统可靠性的数字仿真

针对复杂电气系统的可靠性问题进行了数字仿真研究。提出了以网络最小路为基础的直接数字仿真方法，它的特点在于不仅可以求出系统可靠性的点估计值，还可以得到统计值的分布函数。这种方法直接根据系统的可靠性网络，建立各最小路失效时间的随机样本，并获得系统的失效时间样本，经过Ｎ次仿真后进一步求出系统的指标。另外，这种直接数字仿真方法概念清楚，仿真过程容易实现     

基于控制分配器的可重构飞行控制系统研究

今天的飞机，使用硬件余度方法无法恢复关键舵面缺损所造成的严重故障。可重构技术利用多舵面的空气动力余度，可以将失效舵面的控制效果分配给别的舵面，消除了故障舵面的影响。本文针对飞机控制舵面／作动器故障，推导出了基于控制分配器概念的可重构飞行控制系统算法，并分析了飞行控制系统结构对飞机气动力余度大小的影响，讨论了重构算法的重构特性。理论分析和仿真验证表明，在控制舵面／作动器产生一定水平故障时，这种方法可以保证飞机满足一定飞行品质的安全飞行。     

一种提取多边形特征的新方法

已有的提取多边形特征的方法都仅适合于刚体变换和相似变换,本文提出一种适合仿射变换的提取多边形特征的新方法。给出快速判别多边形顶点凹凸性和计算多边形简比的方法。首先提取多边形的拓扑特征??顶点数和多边形的凹凸性,可以对多边形进行定性识别,对噪音不敏感;其次提取多边形的几何特征———平行性、相互平行的边的比值以及简比等特征,可以对多边形进行定量分析,并能够反应多边形形状的细微差别;最后用实验进行验证,结果表明本文的特征提取方法简单有效。     

混合式高频交流配电系统的实验研究

在混合式高频交流配电系统仿真研究的基础上，通过分析选择负载特性好，输出波形质量高的串并联谱振变换器作为混合式高频交流配电系统中产生高频正弦交流电的源变换器，对其进行了参数设计及电路仿真。在理论分析与仿真计算的基础上，设计并制作了一台配电系统样品。通过不同工作模式下的负载试验验证了该配电系统，结合了正弦电压型和电流型配电结构的长处，具有非电接触式有限功率传输、负载端无须短路保护、可然插拔负载、电磁兼容性好和系统可靠性高等优点。     

飞机起落架可靠性评估的一种方法

本文提出了用故障树分析方法,对飞机起落架进行可靠性评估。这种评估有利于设计方案的比较和选择。可靠性的定量评估可以为工程决策提供重要的依据。已知某机起落架的可靠性框图为串联系统,其建成的故障树为单调关联系统故障树。若已知故障树各底事件发生的概率数据,则采用不交化方法即可计算出某机起落架在寿命期内的可靠度。     

飞机多通道直流供电系统冗余技术

研究了飞机直流供电系统的余度设计技术,设计了关键负载的7余度供电系统,提出用直流汇率条功率控制器(DC BPCU)对直流供电系统进行监测和管理.将冗余设计技术应用在DC BPCU的硬件和软件中,借助现有的部件进行冗余故障判别,提高了可靠性.实验和实际应用表明,采用了本设计方案的飞机直流供电系统,具有可靠性高和自动化程度高等优点.     

基于对偶规划和可靠度的一种桁架结构优化方法

用结构分析的有限元法给出桁架元件的内力，并由计算机自动形成失效模式的安全余量方程，基于分枝限界法，提出了一种准确判认主要失效模式的新方法。用近似公式计算结构系统的可靠度，导出了结构系统可靠度的敏度分析表达式，采用对偶规划求解了结构系统可靠度为约束的最小重量设计问题，计算了若干例题，结果表明，本文提出了方法相当有效。